» » Защита USB-устройств от статики. Чипы TPD2E001, USB6B1, STF202-22T1G

 
 
 
10

Защита USB-устройств от статики. Чипы TPD2E001, USB6B1, STF202-22T1G

Разместил basilevscom 30 октября 2015. Просмотров: 6 819


Наверное каждый из нас когда-нибудь испытывал на себе разряд статического электричества, а многие еще и сталкивались с результатом его разрушающего воздействия на электронику: выгоревшие микросхемы, флешки и другие устройства.
Экспериментируя с внешними USB ЦАПами и спалив парочку чипов, я серьезно задумался о защите их от статики.
По сути, защита от электростатического разряда (ESD – Electro Static Discharge) должна сводиться к ограничению его напряжения до допустимого значения. В схемах используют специальные диоды, стабилитроны, конденсаторы.
Защита USB-устройств от статики. Чипы TPD2E001, USB6B1, STF202-22T1G

Многие производители предлагают готовые решения защиты от ESD, например чипы TPD2E001 (Texas Instruments), USB6B1 (STMicroelectronics), STF202-22T1G (ON Semiconductors). См. даташиты внизу.


Схемотехника таких микросхем обычно представляет собой два варианта — стабилитрон и две пары диодов или более сложная схема с резисторами и конденсаторами. Второй вариант, кстати, уже содержит два резистора по 22 Ома, необходимых для согласования линий и резистор 1,5 кОм, определяющий скорость работы USB (LowSpeed/FullSpeed).


Отдельный стабилитрон защищает линию питания +3.3 V, хотя рекомендуется защищать в первую очередь входное питание +5 V USB. Для защиты входного питания можно поставить ещё один защитный стабилитрон на 5.6 V, подключенный параллельно питанию. Или использовать защитный диод между питанием 3.3 V и 5 V.
Для второго варианта я встречал решения, где резистор 1,5 кОм выведен на отдельную ногу микросхемы и не подключен к защитному стабилитрону, что позволяет подключать этот стабилитрон к шине 5 V, а не 3,3 V.

Характеристики защитных компонентов весьма внушительные, вот например предельные значения для сборки USB6B1:
VPP Peak pulse voltage:
IEC61000-4-2 contact discharge — 8 kV
IEC61000-4-2 air discharge — 15 kV
MIL STD883C-Method 30 15-6 — 4 kV
Peak pulse power 8/20 µs — 500 W
Peak pulse current 8/20 µs — 25A
Peak pulse current 2/10 µs — 40A

Применять эти микросхемы защиты в конкретных схемах достаточно просто. Они ставятся в разрыв между USB-разъёмом и самой схемой, к которой и подключаются шины питания и сигналы D+ и D-.
Для примера привожу часть принципиальной схемы (ЦАП на микросхеме PCM2704) соответственно без защиты, с защитой первый вариант, с защитой второй вариант:

Какой вариант предпочтительнее — выбирайте сами, в том числе исходя из доступности такого рода микросхем. Обращайте внимание на скорость передачи данных. Для высокоскоростных режимов USB2.0 и USB3.0 второй вариант не всегда годится из-за большой емкости фильтров сигнальных цепей.

Даташиты

stf202-22t1.7z | Файл 107,9 Kb загружен 18 раз.
tpd2e001.7z | Файл 1,11 Mb загружен 21 раз.
usb6b1.7z | Файл 96,89 Kb загружен 21 раз.

Спасибо за внимание!
Антон (basilevscom)
Россия, Санкт-Петербург
Профиль basilevscom
Электроника для меня - и профессия, и хобби. Испытываю огромное удовольствие, когда получается что-то сделать или починить, основные предпочтения - звуковая аппаратура и микроконтроллеры.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 55

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Схема на Датагоре. Новая статья Soft-start на MOSFET и выключатель питания для УНЧ и других устройств... Привет, друзья! Делал я как-то УНЧ с конденсаторами фильтра БП по 50.000 мкФ в плече. И задумал...
Схема на Датагоре. Новая статья Варианты цепей защиты входа интегратора УМЗЧ... Учитывая, что напряжение питания усилителя мощности обычно превышает напряжение питания...
Схема на Датагоре. Новая статья Устройство защиты акустических систем на базе схемы А. Котова. Универсальное, простое, надёжное... Существует множество вариантов зашиты АС от постоянного напряжения, щелчков при включении...
Схема на Датагоре. Новая статья УКВ усилитель мощности на металлокерамическом триоде ГИ-7Б... УКВ усилитель мощности на металлокерамическом триоде ГИ-7Б. УМ проектировался для мобильной УКВ ЧМ...
Схема на Датагоре. Новая статья Почему я люблю Texas Instruments?... Я люблю Texas Instruments потому, что это мощная корпорация, крупнейший в мире производитель...
Схема на Датагоре. Новая статья Прибор для проверки протяженных телефонных линий (более 2 км) с защитой от ложных срабатываний... При восстановлении работы кабельных линий связи удобно пользоваться генератором низкой частоты...
Схема на Датагоре. Новая статья Сделай сам автомобильный стабилизированный блок питания 24V => 15V/5A с защитой от КЗ, переполюсовки, перегрузки и перегрева... Блок питания был заказан водителем-дальнобойщиком для ноутбука, который мне увидеть так и не...
Схема на Датагоре. Новая статья Сделай сам лабораторный импульсный блок питания. Часть 6. Защита ИБП и регуляторы тока нагрузки... Ограничение выходного тока импульсного блока питания необходимо прежде всего для защиты испытуемой...
Схема на Датагоре. Новая статья Полупроводниковые диоды и схемы с диодами. Ровдо А.А.... Полупроводниковые диоды и схемы с диодами. Ровдо А.А. Издательство: ЛАЙТ Лтд. Год издания: 2000...
Схема на Датагоре. Новая статья Даташиты на микроконтроллеры AVR ATMega, ATTiny и AT90... Любому разработчику нужно знать специфику компонента, особенно если этот компонент -...
Схема на Датагоре. Новая статья TDA8920... TDA8920 - высококачественный усилитель мощности класса "D" с очень низким уровнем рассеяния. ...
Схема на Датагоре. Новая статья Полупроводники. Часть третья: Полупроводниковые диоды.... Вот, наконец и сами полупроводники, так сказать, собственной персоной! Начнем с диодов и им...
<
  • Кандидат
31 октября 2015 04:55

Дмитрий / Johh_Locke

Цитата
  • С нами с 1.04.2015
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 комментарий
  • 0 публикаций
 
  • 0
Спасибо, весьма полезная информация. Раньше не слышал ни слова о защите от статики

<
  • Гражданин
31 октября 2015 05:43

Радик / galrad

Цитата
  • С нами с 23.08.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 86 комментариев
  • 12 публикаций
 
  • 0
Весьма актуальная тема! К сожалению о защите вспоминаешь лишь когда "вылетают" редкие или дорогие чипы...

<
  • Кандидат
31 октября 2015 15:26

Денис / Kobold

Цитата
  • С нами с 17.03.2015
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 7 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • -1
USB-Killer видели? Заряжает конденсаторы от линий питания, а потом даёт импульс -220В в линии данных, и так повторяет пока есть питание

//habrahabr.ru/post/268421/

Вот как бы от него защититься...

<
  • Гражданин
31 октября 2015 17:11

Павел / pavel_k

Цитата
  • С нами с 30.07.2013
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 95 комментариев
  • 6 публикаций
 
  • 0
Защищённые от статики микросхемы это хорошо!
Но лучше всё-же принять меры против возникновения статики:
1)Компютер и приборы должны быть заземлены через вилку и розетку
с контактом для этого.
2)При работе с чуствительными к статике детальками- проводящий ПВС
коврик на столе ,паяльник и электро-инструменты заземлить через
резистор 1 мегаом.
3)Перед включением в USB порт любого устройства прикоснуться рукой
к металлу кабеля USB и корпусу компа. Статика стечёт через кожу на
заземлённый корпус.

<
  • Главный редактор
31 октября 2015 21:03

Игорь Петрович Котов / Datagor

Цитата
  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 663 комментария
  • 266 публикаций
 
  • +2
Цитата: Kobold
USB-Killer видели? ... Вот как бы от него защититься...
Денис, от долбоклюев одна защита: бейте по рогам и не подпускайте к вашей технике.

Ниже детям до 21 не читать.

<
  • Гражданин
1 ноября 2015 02:53

Дмитрий / Wishmaster

Цитата
  • С нами с 1.05.2013
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 84 комментария
  • 14 публикаций
 
  • 0
Тема полезная. У самого был печальный опыт - убил материнскую плату статикой, когда принтер подключал. Потом в сервисном центре надо мною хихикали мастера smile Ох, и давно это было.
Соглашусь с Павлом, что мероприятия препятствующие возникновению статического пробоя выполнять не только целесообразно, но и необходимо. Хочется только добавить, что при пайке чувствительных к статике элементов лучше пользоваться антистатическим браслетом, заземлённым через всё тот же 1М. Если конкретно с работой USB связывать, то касаться корпуса системного блока стоит только в случае полной уверенности, что этот корпус заземлён, во избежании неприятных последствий.
Хотя, в домашних условиях я мало кого встречал, кто бы "парился" по этому вопросу, но это до поры до времени.

<
  • Кандидат
10 ноября 2015 19:08

Владимир / ICOM

Цитата
  • С нами с 18.10.2015
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 комментарий
  • 0 публикаций
 
  • 0
Спасибо! Будем знать, честно говоря в первые слышу про статику на компе, заземлять надо все что втыкается в розетку, это мое мнение.

<
  • Кандидат
15 ноября 2015 22:35

Юра / dent

Цитата
  • С нами с 19.08.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 4 комментария
  • 0 публикаций
 
  • 0
чипы хороши, спору нет.. но даташиты в свободном доступе в сети есть...

<
  • Главный редактор
6 декабря 2015 21:37

Игорь Петрович Котов / Datagor

Цитата
  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 663 комментария
  • 266 публикаций
 
  • 0
Цитата: dent
но даташиты в свободном доступе в сети есть
Юра, так это вроде никто не оспаривает. В сети есть даже фотка родинки на жопе кота Абамы.
Гланое знать, что искать и уметь искать. crazy

<
  • Кандидат
29 декабря 2015 15:48

Сергей / cg_shura

Цитата
  • С нами с 26.05.2014
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 комментарий
  • 0 публикаций
 
  • 0
С STF202 был у меня негативный опыт - устройство определялось только после отпайки STF202.
А с USBLC6-2SC6 проблем не было.

Добавление комментария


Налетай! Паяльники, станции, жала с доставкой
  • smilelolbyewinkyahoocoollaughing
    crazybadcryingsadirefulsickstraight
    ballooncakegooddrinksmailbombsun
    nightrainstarscolddashguitar-manhandshake
    musicnegativenopardonshoksleepunknown
    wackoyawnblushbullyhashsmokingwhew
Скопируйте текст вашего комментария на случай неверного ответа на контрольный вопрос.